Капля

сказание, что

τ

~

h

^1/2

,

когда увеличение длины струи, к примеру, в 4 раза должно увеличить время между двумя приседаниями вдвое, — оправдывается.

Вторая кинограмма. Эта кинограмма отражает изме­нения, которые происходят с концом распадающейся струи, по мере того как возрастает напряженность электричес­кого поля

Е

.

Отчетливо видно, что на конце струи вместо приседающей капли формируется густая щеточка, фон­танчик мелких капель, разлетающихся в разные стороны. С ростом напряженности щеточка становится более широ­кой, и точка на струе, где начинается ее разветвление, приближается к нижнему электроду. Расстояние между этой точкой и электродом обозначим

l

— далее оно нам по­надобится. Когда напряженность достигла ~ 2000 в/см, практически вся струя начиная от места выхода ее из стек­лянного наконечника (он был немного выше нижнего элект­рода) превращалась в ветвистый фонтан из мелких капель.

Почему? Почему ранее, при небольшой напряженности поля, мелкие капли объединялись в крупную, а при боль­шой напряженности они сочли для себя целесообразным дробиться на еще более мелкие и разлетаться во все сторо­ны сверкающим фонтанчиком? Или, иными словами, по­чему в сильном электрическом поле капля на кончике струи утрачивает устойчивость и разрывается на множество мелких?

Разрыв капли происходит под влиянием электрическо­го растягивающего давления

Р_е

. Оно побеждает лапласовское, которое, сжимая каплю, стремится сохранить ее.

Электрическое давление, возникающее в электрическом поле, подобно тому, которое разрывает тяжелые атомные 

ядра, обладающие большим зарядом. Отличие лишь в том, что заряженное ядро находится в поле, которое создано его собственным зарядом, а дробящаяся водяная капля находится в поле, созданном и поддерживаемом внешним источником.

После сказанного легко оценить величину электричес­кого давления. Имея в виду каплю радиуса

R

, несущую заряд

q

,

можно определить силу, которая разрывает каплю,

 

В этой формуле все разумно: напряженность электри­ческого поля, необходимая для разрыва струи, оказыва­ется тем больше, чем меньше размер капли и чем больше величина поверхностного натяжения, сжимающего ее. Однако, чтобы эту формулу сопоставить с результатами опыта, необходимо учесть, что напряженность

Е

_к

отлича­ется от

Е

₀

— напряженности между пластинами конденса­тора. Так как вблизи капли, сидящей на струе, силовые линии поля сгущаются,

Е

_к

будет больше, чем

Е

₀

.

Расчет

показывает, что

Е

_к

= Е

₀

. Удобнее эту формулу перепи­сать в виде:

 

Последняя формула естественно объясняет понижение точки, в которой начинается распад капель, с ростом на­пряженности

:

l

≈ 1/

E

_o

Получается своеобразный высо

ковольтный вольтметр. С его помощью можно опреде­лить напряженность, измерив расстояние

l

.

Вот теперь, пожалуй, опыт Рэлея — Френкеля понят, и обе кинограммы истолкованы.

Кто творит радугу?

Радугу творят водяные капли: в небе — дождинки, на поливаемом асфальте — капельки, брызги от водяной струи. Радугу могут сотворить и капли-росинки, кото­рыми осенним утром покрыта низко скошенная трава.

 

Вначале поговорим о «геометрии» радуги, т. е. о форме и расположении разноцветных дуг, а затем — о «физике» ра­дуги, о том, какие физические законы определяют ее фор­му и цвета.

«Геометрия радуги» в небе описана давным-давно. Обыч­но в небе видны две разноцветные концентрические дуги — одна яркая, а другая побледнее. Каждая дуга является честью окружности, центр которой лежит на прямой, про­веденной через солнце и глаз наблюдателя. Эта прямая — своеобразная ось, и вокруг нее изогнута радуга. Глаз на­блюдателя оказывается в вершине конусов, в основании которых — разноцветные дуги. Образующие этих кону­сов с осью соответственно составляют углы 42 и 51°. Солн­це светит

из-за

спины наблюдателя, и, чем ниже оно опу­скается

к горизонту, тем

выше поднимается вершина

ра­дуги. В тот момент, когда солнце касается горизонта, мож­но увидеть полукруглую радугу — большей она никогда не бывает. Если же солнце поднимется над горизонтом бо

лее чем на 42°, вершина яркой радуги уйдет за горизонт.

 

Все происходит так, будто негнущиеся прямые, как коромысло, закреплены в точке

О

, где находится глаз наблюдателя, а на концах коромысла — солнце и вер­шина радуги. Это означает, что у каждого наблюдате­ля «своя» радуга, изогнутая вокруг «своей» оси, той са­мой, которая проходит через его глаз. Радуга все же не настолько «своя», чтобы стоящие рядом не могли обсуж­дать ее